İzoder isı su ses ve yangın yalıtımcıları derneği · su buharı difüzyon direnç...
TRANSCRIPT
1
İZODER Isı Su Ses ve Yangın
Yalıtımcıları Derneği
Havalandırma ve soğutma
hatlarında yalıtım
problemleri
HAKAN NAYIR, ARMACELL YALITIM
Web: www.izoder.org.tr e-mail: [email protected]
2
Giriş: Neden Yalıtım?
Yetersiz yalıtım enerji israfının önde gelen sebebidir.
Yalıtım enerji kaynaklarından ve paradan tasarruf sağlar.
Yalıtım ayrıca mekanik sistemleri koruyarak faydalı ömürlerini
uzatır.
Mekanik sistemlerin yalıtımı aşağıdaki faydaları sağlar;
Enerji ve maliyet tasarrufu
Yoğuşma kontrolü
Yangından korunma
Buzlanmadan korunma
Çalışanların korunması
Gürültüye karşı korunma
3
Energy and Cost Savings
4
ELASTOMER
Kauçuk olarak tanımladığımız elastomerler,
polimerlerin seyrek çapraz bağlanması ile oluşan ağ
yapısı halidir.
Polimerin elastomer olması için; yüksek molekül
ağırlığına, zincirler arası düşük kuvvete, gelişigüzel
zincir yapısına ve çapraz bağlanabilme özelliğine
sahip olması gerekir.
5
KAUÇUK
Kauçuklar çapraz bağlanmamış ama çapraz bağlanabilme özelliğine sahip, yani vulkanize olabilen
polimerlerdir.
Yüksek sıcaklıkta ve deforme edici kuvvetlerin etkisi altında koyu sıvımsı akış özelliği gösterirler.
Böylece uygun şartlarda şekillendirilebilirler.
İstenilen özelliklere göre ayarlanmış, kauçuk ve diğer hammaddeler ile katkı maddelerinden oluşan,
vulkanize edilebilen bir karışımdır. Bir reçete şunlardan oluşur:
Dolgu Maddeleri
Yumuşatıcılar
Proses Kolaylaştırıcılar
Yaşlanmayı Önleyiciler
Aktivatörler
Hızlandırıcılar
Pişiriciler vulkanizasyon sistemi
Geciktiriciler
Diğer Katkı Maddeleri (boyalar, koku vericiler, şişiriciler)
6
VULKANİZASYON
Kauçuğun kimyasal yapı değişikliğine uğrayarak (çapraz bağlanma
reaksiyonu) ve geri dönüşümsüz olarak elastik özelliklere sahip bir duruma
gelmesi ve getirilmesi işidir.
Vulkanizasyon öncesi yüksek plastik özellikler, vulkanizasyon sonrası yerini
yüksek elastik özelliklere bırakır.
Çapraz Bağlanma özelliği, vulkanizasyonu sağlayan maddenin miktarına,
aktivitesine ve reaksiyon zamanına bağlıdır. Bu özellik vulkanizasyon
derecesi ve çapraz bağlanma yoğunluğu olarak ifade edilir.
En çok kullanılan kükürt vulkanizyonunda, diğer katkı maddelerinin,
özellikle kullanılan hızlandırıcıların cins ve miktarına bağlı olarak, farklı
çapraz bağlanma şekilleri oluşabilmektedir.
Vulkanize kauçuğun özellikleri büyük ölçüde çapraz bağlanma şekline ve
yoğunluğuna bağlıdır.
7
Elastomerik Kauçuk Köpüğü nedir?
7
1954 yılında o zamanlar Armstrong Grubuna bağlı olan ARMACELL
tarafından ARMAFLEX markası ile sektöre sunulan Elastomerik Kauçuk
Köpüğü esaslı ürünler, sentetik kauçuğun yüksek sıcaklıktaki fırınlarda
vulkanize edilmesi (polimerlerin çapraz bağlanması) sonucu elde edilen ve
özellikle ısı yalıtım sektöründe kapalı hücre yapısı ve yüksek fiziki özellikleri
ile tercih sebebi olan bir üründür.
Mükemmel enerji
tasarrufu
Güçlü su buharı
difüzyonu direnci
Esnek, kolay
uygulanabilir
Çok düşük su emme
yüzdesi
Sistemi yalıtım altı
korozyonundan korur
Sistemde bakteri,
mantar, küf
oluşumunu önleyici
etkiye sahiptir.
8
Soğuk hatlarda yalıtım malzemesinden beklenenler;
– A) Yoğuşmanın engellenmesi,
– B) Enerji kayıplarının minimize edilmesi,
YAPININ faydalı ömrü boyunca!
Dikkat!
Malzeme içerisinde nem girişi olursa zaman içerisinde ısıl iletkenlik yükselecektir ENERJİ KAYBI
Yüzey sıcaklığı düşecektir YOĞUŞMA TEHLİKESİ
9
Isı Transferi
Ortamlar arasında oluşan ısı farkı sonucunda sıcaklığınyüksek olduğu ortamdan düşük olduğu ortama doğru ısıtransferi gerçekleşir.
Isı iletimi Kondüksiyon (Moleküllerin titreşimi sonucu birmolekülden diğerine)
Isı Taşınımı Konveksiyon (akışkanın kütle hareketi ile)
Isı Işınımı Radyasyon (mediuma ihtiyaç duymaz)
10
Işıma yoluyla ısı transferi
11
Taşınma yoluyla ısı transferi
12
FEF (Elastomerik Kuçuk Köpüğü) gibi kapalı hücre
yapısına sahip bir malzeme için (konveksiyon)
taşınım neredeyse ihmal edilebilir vaziyette olup,
kauçuk yapının ısıl iletimi (kondüksiyon) ana roldedir.
Burada düşük yoğunluk ısıl iletimi azaltacaktır.
Mineral yün gibi açık hücreli bir ürün için
(konveksiyon) iletim transferin en önemli kısımdır. Bu
durumda daha yüksek yoğunluk daha az hava cebi ve
daha düşük ısıl iletim katsatyısı sağlayacaktır.
Işıma (Radyasyon) malzemenin ısıl ışımayı absorbe
etmesi yolu ile olur, tümde küçük bir rol
üstlenmektedir. Böyle bir durumda daha yüksek bir
yoğunluk ve kalınlık faydalı olur.
13
Soğuk Hatlarda Yalıtımın ürününün sahip olması gereken özellikler
Yüksek su buhar difüzyon direnci
Düşük ısıl iletkenlik katsayısı
Zor noktalarda dahi kolay işlenebilme
Ekolojik olması
Optimize yangın davranışı göstermesi
14
15
1. Yoğuşma kontrolü
Havada var olan su buharının yeterince
soğuk yüzeyler üzerinde (yoğuşma
sıcaklığının altında) sıvı faza geçmesine
yoğuşma denir. Yoğuşma kontrolünün
doğru yapılmaması sonucunda
Yalıtım malzemesi bünyesine nüfuz eden
su malzemenin yalıtım etkinliğini düşürür
(ısıl iletkenlik katsayısını yükseltir)
Yalııtm altı korozyonuna sebep olur.
Bunun sonucunda;
Enerji kayıpları
Bakım masrafları
Para kayıpları
16
16
Yoğuşmanın Mekaniği
Başlangıç (ortam) sıcaklığı. (+22°C)
nem 85%
Yoğuşma noktası sıcaklığı
(+19,4°C)
nem 100%
Son (hat) sıcaklığı(+6°C)
nem 100%
Fazla nem(yüzeyde yoğuşma)
17
YOĞUŞMA
Sıcaklık düşmesi sonucu havadaki su buharının su haline geçtiği
bir sıcaklık değeri vardır.
Yoğuşma sıcaklığı adı verilen bu değer her sıcaklık ve bağıl nem
yüzdesine göre değişir.
Bağıl nem artarsa ortam sıcaklığı ile yoğuşma sıcaklığı
arasındaki fark azalır.
18
0°
[°C] +
-
Hat
sıcaklığı
hat
Ortam sıcaklığı.
yalıtım
Yoğuşma
noktası
sıcaklığı
Yüzey sıcaklığı.
(> yoğuşma
noktası sıcaklığı.)
19
19
Metal boru üzerindeki su YALITIM ALTI KOROZYONUNA sebep olur!’
20
YALITIM ALTI KOROZYONU Yoğuşma zaman içerisinde borularda yalıtım altı korozyonuna
sebep olmaktadır.
Bu şekilde oluşan tamir maliyetleri, ilk yatırım maliyetinin kat be
kat üstünde olmaktadır.
Mevzu yalıtım malzemesinin ısıl iletkenlik katsayısının zamanla
bünyeye sirayet eden su etkisi ile kötüleşmesi sonucu bunun
üzerine bir de enerji sarfiyatlarındaki katlanmalar eklenmektedir.
21
Esasen yalıtım kalınlığı hesabı μ değeri dikkate
alınmaksızın yapılır.
Hesapta yer bulan faktörler;
Ortam sıcaklığı
Akışkan sıcaklığı
Bağıl nem
Yalıtım malzemesinin ısıl iletkenlik katsayısı
Harici (external) ısı transfer katsayısı
Yalıtımı yapılacak objenin geometrisidir
Yalıtım kalınlığı Su buhar Difüzyon Direnç katsayısından bağımsız mıdır?
22
Yalıtım malzemesinin yüzey sıcaklığı yoğuşma noktası sıcaklığının altında olmamalıdır
Yoğuşma
noktası=19,4°C
θsur=19,9°C >
θdew = 19,4°C
Çelik boru DN 15
Dış çap 21,3 mm
Hat sıcaklığı. θm = + 6°C
Ortam sıcaklığı θa = + 22°C
Bağıl nem = 85 %
dgerekli = 14,2
mm
dmin = 16,5 mm
dnom = 18,0 mm
23
100 mm
100 mm
100 mm
100 mm
100 mm
1000 mm
1000 mm
1000 mm
100 mm
min. 25 mm (mümkünse 100 mm) for borular ve küçük objeler
1,000 mm for büyük objeler
TESİSAT ELEMANLARI İÇİN GEREKLİ SİRKÜLASYON BOŞLUKLARI BIRAKILMALIDIR
24
25
2. Yüzey Emissivitesi,
Yüzey = a
Aluminium folyo
Aluminium, oksidiize
Galvanize çelik
Galvanize çelik, pütürlü
Östenitik paslanmaz çelik
Parlatılmış alu-zinc
Boyalı metal sac levha
Cam Köpüğü
Sentetik kauçuk
Plastik ceket
0,05
0,13
0,26
0,44
0,15
0,16
0,90
0,90
0,90
0,90
Bir malzemenin yüzey emissivitesi termal
ışıma olarak etkin bir şekilde enerji yayabilme
kapasitesidir.
Bir objenin absorpsiyon ve ve enerji yayma
oranları her zaman orantılıdır.
Mükemmel siyah cismin 100% bir enerji
emme kapasitesi vardır.
Sonuç olarak yüksek emissivite oranına
sahip (düşük yansıtma özellikli) cisimler daha
yüksek yüzey sıcaklıklarına sahip olurlar.
Böylece hat sıcaklığının ortam sıcaklığından
daha düşük olduğu durumlarda yalıtım
kalınlığında tasarruf sağlanır. (Örneğin:
Soğuk hatlar)
26
Yüzeyin durumu
Renk (açık / koyu)
Akışkan (gaz/likit)
Akışkanın akış hızı
Yalıtım yüzey
sıcaklığı
Ortam sıcaklığı
Bunlara bağlı olarak değişir.
A ürünü için tipik ısı transfer
katsayıları
27
Düşük ısı transfer katsayısı (5 W/m²·K)
Emissivite (ε) = 0.05 Müksek ısı transfer katsayısı (9 W/m²·K)
Emissivite (ε) = 0.9
28
Isı transferi yüzey katsayısı– Yüzey sıcaklığını belirler
boru
Yoğuşma
noktası
sıcaklığı
Ortam sıcaklığı.
yalıtım
Hat sıcaklığı
Yoğuşma noktası sıcaklığı.
h = 5 W/m2K
h = 9 W/m2K
Yüksek emissviteye sahip ürün T= 21°C
T= 20°C
T= 19,5°CLaminasyon/kaplamalı
yalıtım
Metal kaplama
29
Yalıtım malzemesinin su
buhar difüzyon direncinin
rolü nedir?
Isıl iletkenlik katsayısı gibi
sıcaklığa bağlı değişkenlik
gösterir mi?
Yalıtım kalınlığı Su buhar Difüzyon Direnç katsayısından bağımsız mıdır?
30
3. Su Buharı Difüzyonu
Hava birçok gazın bir karışımıdır. Bu gazların her birinin kısmi basınçlarının toplamı bize barometrik okumalarda gördüğümüz basıncı verir.
Karışımdaki su buharı da toplam basınca katkıda bulunur ve de bu su buharı kısmi basıncı olarak adlandırılır.
Su buharı basınç farkı su buhar difüzyonun mekanizmasıdır. Zira kısmi buhar basıncının yüksek olduğu rejimden, alçak olduğu rejime doğru bir akış mevcuttur.
Buhar basıncı, sıcaklığa bağlı olarak doygun basınca erişirse yoğuşma suyu oluşur.
31
Bir başka deyişle su buharı difüzyon direnç faktörü aynı sıcaklıktaki ve kalınlıktaki
durağan hava katmanına oranla mevzu malzemenin difüzyon direncinin ne kadar
daha kuvvetli olduğunu belirtir.
Nihayetinde mevzu malzeme akış yolunda –engel – oluşturarak, bu hızlı
dengelenmenin önüne geçmeye çalışır.
Su buharı difüzyon direnç faktörü, , havanın su buharı difüzyon katsayısının mevzu malzemenin su buhar
difüzyon katsayısına oranıdır
değeri
Su Buharı Difüzyon Direnç Faktörü
hava
malzeme
32
Su buharı difüzyonu, eşdeğer hava katmanı kalınlığı, sd
sd değeri su buharı difüzyon direnci bakımından belli bir kalınlıktaki mevzu malzemeye eşdeğer durağan hava katman kalınlığını ifade eder.
denklem: sd = s m
Yalıtım Eşdeğer hava katmanı kalınlığı
A ürünü
1; s = 100 mm
sd = 0,1 m
B ürünü
100; s = 100 mm
sd = 10 m
C Ürünü
7000; s = 100 mm
s = 19 mm
sd = 700 m, sd = 133 m
D ürünü
10000; s = 100 mm
s = 19 mm
sd = 1000 m, sd = 190 m
33
33
Su buharı Difüzyonunun Yalıtım Üzerinde Etkileri
Su buharı difüzyonu yalıtım özelliklerinde bozulmaya sebebiyet verir.
Malzemeye su buharı geçişinin bir sonucu olarak λ değeri yükselir (Yalıtım kötüleşir.)
Su b
uh
arı
dif
üzy
on
u
Buz, =2,2 W/(mK)
Sıcaklık -20°C
Su=0,607W/(mK)
Boru çeperinde yoğuşma/buzlanma
Kuru yalıtım =0,033W/(mK)
34
SU ve YALITIM
Suyun ısıl iletkenlik değeri ()
0,607 W/mK’dir. Bu değer ortalama
bir ısı yalıtım ürünün değerinden
15-17 kat daha fazladır.
()= 0.033 W/mK
Bir başka deyişle su, böyle bir
yalıtım malzemesinden 15-17 kat
daha iletkendir.
Yalıtım malzemesi içerisine
su geçişi malzemenin ısı
yalıtım özelliklerini bozarak
enerji ve para israfına
sebep olur.
35
Sıcaklığa bağlı olarak değeri
23°C değerleri
=3000
=5000
=7000=10.000
Sıcaklık
36
4. HVAC Sistem Konteminasyonları
Isıtma, havalandırma ve iklimlendirme sistemlerinin yapısını (HVAC)
kabaca insanlardaki solunum sistemine benzetmek mümkündür. Zira
insanlarda bu sistem nasıl zararlı organizmalarca istila edilebiliyorsa
durumun bir benzeri de HVAC sistemleri için geçerlidir.
37
Özellikle yaz aylarında başlayan soğutma döngüsünde sıcak ve
nemli hava soğutma bobinlerinden geçerken yoğuşma oluşur ve
genelde tahliye edilen havanın bağıl nem yüzdesi yüksektir.
Bu sebeple soğutma bobini, yoğuşma drenaj tavası ve bunlara
yakın bölgeler genellikle zararlı mikro-organizmaların sisteme
giriş noktalarıdır.
38
Havalandırma Sistemleri ve Sağlık
Bu zararlı mikro-organizmalar bünyesine girdikleri konakçıda
başlattıkları enfeksiyonlarla ya da yaşam evrelerinde ortaya
çıkardıkları alerjen ve toksinlerle insan sağlını ciddi
şekilde tehlikeye sokan birçok biyolojik rahatsızlık ve
hastalıklara sebep olurlar.
Açık yara enfeksiyonları (özellikle hastanelerde)
Lejyoner Hastalığı
Nefes almada zorlanma, astım
Öksürük
Hapşırık
Boğaz Ağrısı / Yanması
Sinüs enfeksiyonları
Bronşit
Kaşıntı ve kızarıklık
Aşırı yorgunluk
39
Anti-mikrobiyal Koruma Sağlamak için Gereksinimler;
Etkin bir su buharı bariyeri
Mikroplar sadece nem varlığında büyüyebilirler. Malzemeye nem girişinin
engellenmesi bu riski azaltır.
Sızma (kapiler etki) ile bünyesine su almayacak
kapalı hücre yapısı
Malzeme kapalı hücre yapısına sahip olmadıkça, malzeme içerisine kapiler
kuvvetler etkisi ile su girişi önlenememektedir.
Bütünsel bir anti-mikrobiyal koruma
Yalıtım malzemesinde bakteri ve küf oluşumu sıklıkla hemen yüzey kaplaması
altında görülmektedir.
Bakteri ve küf oluşumu ile aktif olarak savaşan bütünsel bir koruma bu manada
çok daha etkili olacaktır.
.
40
5. Östenitik Paslanmaz Çelikte Klorid Gerilim Korozyonu
Östenitik paslanmaz çelikler, alaşımında minumum %10.5 krom ve değişen miktarlarda nikel içeren kimyasal aşınmaya (korozyon) ve yüksek ısıya dayanımı olan gruptur.
Manyetik özelliği yoktur, ancak soğuk işlemle şekillendirilebilirler.
İçerdiği düşük karbon sebebiyle ısıl işleme tabi tutulamazlar. Paslanmaz çelikler içinde en çok bilinen ve kullanılan kaliteler bu grubun içerisindedir. 304
kalite dünyada en sık ve çok yönlü kullanılan paslanmaz çeliğidir. 316 kalite, 304'ten sonra en bilinen paslanmaz çeliktir, en büyük farklılığı molibden ihtiva
etmektedir. Molibden 316'ya korozif ortamlarda, 304'ten daha iyi dayanmasını sağlar, özellikle yüzey ve iç
yapısında çatlak ve çukur oluşumlarına karşı başarılıdır.
41
Klorid Gerilim Korozyon Çatlağı
Paslanmaz çeliğin temel korozyon dayanımı yüzeyde bünyesindeki krom ile ortamdaki oksijenin birleşimi sonucu krom oksitten oluşan koruyucu bir tabaka oluşturması sayesindedir. Bu pasivizasyon tabakası sayesinde paslanma yılda 0,05mm den daha yavaş bir hale gelir.
Halojen tuzları, özellikle de kloridlerbu pasif film içine çok kolaylıkla nüfuz ederek, korozif saldırının oluşumuna sebep olurlar. Bu halojenleri etkilerine göre sıralarsak;
316 paslanmaz çelik kimyasal proses boru
sistemi. Östenitik paslanmaz çelikte klorid
gerilim korozyonu çatlağı -yıldırım-
formunda çatlak oluşumu
42
Oluşumunda etkin Faktörler
Gerilim korozyon çatlakları, korozif
ortamda ve çekme gerilmesi altında oluşan
çatlaklardır.
Hattın operasyon şartları: Örn. Hat sıcaklığı,
hattın maruz kaldığı çekme gerilmesi
Boru malzemesinin metalurjisi
Çevresel şartlar: Agresif bir kimyasal ortam
(örn: halojenlerin varlığı ve ortamın pH
etkisi), nem durumu, (hat gömülü ise)
toprağın kimyasal durumu
İmalat şartları: Örn. Boru metalinin tavlama
veya kaynak işlemleri sonucunda yeteri
kadar bir süre 500 °C - 800 °C aralığında
kalarak, karbürün tane sınırlarında
çökelmesi sonucu duyarlı (sensitize) hale
gelmesi
43
Bu noktada agresif kimyasal ortam
konusunda ön plana çıkan halojenleri de
etki sıralarına göre şöyle verebiliriz;
Klorin
Florin
Bromin
İyodin
Astatin
44
6. NOBEL ÖDÜLÜ!
45
Teşekkürler
İZODER Isı Su Ses ve Yangın Yalıtımcıları Derneği
Web: www.izoder.org.trE-posta: [email protected]
Ücretsiz Danışma Hattı: 0800 211 33 67